2. Результати досліджень 2.1. Теоретичні засади 2.1.1. Біосферні закони

Енергетика, як і будь-який сектор економіки, повинна розвиватися з урахуванням багатьох факторів, що формуються людськими потребами, ресурсними обмеженнями, науково-технічними можливостями. В останнє десятиліття ранжування цих факторів змінюється відповідно до концепції "сталого розвитку", проголошеної ООН. Традиційна пріоритетність економічної складової в системі "людина - економіка - природа" поступово замінюється соціально- екологічними пріоритетами.

Відповідно до постулатів системології пошук найкращого (оптимального) рішення в системі "людина - економіка - природа" полягає в визначенні екстремального значення функції цілі, яка враховує всі взаємозв'язки між трьома компонентами системи.

Проведення таких розрахунків вимагає значних матеріальних витрат, багато часу і знання великої кількості конкретних показників. Тому оптимізаційні розрахунки доцільно проводити на стадії передпроектних пошуків альтернативних рішень.

Для обґрунтування стратегічних рішень потрібно мати більш прості, але достатньо коректні методи оцінки і порівняння можливих варіантів. На наш погляд таким методом може бути аналіз відповідності тренду рішення

вимогам глобальних (біосферних, екологічних) законів.

Біосферні закони, на відміну від біологічних, економічних, фізичних, соціальних чи інших галузевих (часткових) законів є комплексними, універсальними. Вони об'єктивні і діють у всіх сферах природи і людського буття.

Технологічні рішення приймаються людьми внаслідок певних причин, які вважаються достатньо вагомими. Але з часом рішення може виявитися неефективним, або навіть шкідливим. Причини помилковості рішення треба шукати в невідповідності ідеї чи параметрів рішення вимогам якогось біосферного закону (чи декількох законів).

Основними біосферними законами є такі: константності, екологічної піраміди, різноманіття і конкуренції, еволюційно-біфуркаційного розвитку, оптимальності, емерджентності, Вернадського, внутрішньої динамічної рівноваги [4]. Добре відомі в технічних науках закони є частковим проявом відповідних біосферних. Зокрема, закон збереження речовини і енергії, проявами якого є закон Ломоносова, закон Джоуля, закон Стефана- Больцмана, закон Гесса та інші, сам є частковим по відношенню до більш загального закону константності - ніщо не зникає, а лише міняє вигляд.

Закон екологічної піраміди інженерам знайомий, як другий закон термодинаміки, за допомогою якого оцінюється досконалість енергетичної техніки. У біологів - це закон харчової піраміди та закон Ліндемана, а в економістів - закон ціноутворення.

Закон різноманіття і конкуренції свідчить, що прогрес (вдосконалення) можливий лише внаслідок змагання (конкуренції) різних форм організації; у конкуренції перемагає та система, яка найбільше накопичує та найефективніше використовує речовину, енергію і інформацію. Наслідки дії цього закону ми постійно спостерігаємо в природному довкіллі і в людському суспільстві.

Закон еволюційно-біфуркаційного розвитку графічно представлений на рис. 2 - розвиток системи до певного часу Ха характеризується еволюційною закономірністю показника Y. 1 - прямолінійна залежність, притаманна фізичним і хімічним процесам; 2 - S подібна (логістична) залежність, що описує розвиток популяції особин у біології, ефективність НТП, попит на виріб певної моделі тощо. Після крапки А, яка називається крапкою (зоною) біфуркації, характер процесу непередбачений (чи 3, чи 4, чи 5?).

Закон оптимальності твердить, що ніяка система чи чинник системи не може перевищувати або бути меншим критичних величин. Фатальним для живого є відхилення від певних діапазонів таких чинників як температура, тиск та інші. Схожий результат спостерігається в разі порушення оптимальної кількості особин у популяції. Пізніше будуть показані негативні наслідки від порушення закону оптимальності в людській діяльності.

Не будемо розкривати зміст інших біосферних законів, бо в подальшому аналізі проблем енергетики їх використання не передбачається.

2.1.2. Екологічна ніша

У біології та екології широко використо- вуєтьсяпоняття "екологічна ніша" - область таких значень визначальних факторів середовища, в межах якої біологічний вид може існувати необмежений час [4]. У нашій роботі [6] доведена доцільність розширення поняття "екологічна ніша" на будь-який об'єкт, що споживає природний ресурс, у тому числі на енергетичні установки. Запропоновано термін

"екологічна ніша" залишити для узагальненого користування, а в кожному конкретному випадку уточнювати назву ніші відповідно до об'єкта- користувача, наприклад, біологічна екологічна ніша, екологічна ніша штучного об'єкта тощо.

Оскільки будь-яка ніша характеризується певною кількістю природних факторів, завжди знайдеться один чи більша кількість факторів, які притаманні двом іншим. Тут спостерігається конкуренція двох видів за певний природний ресурс. На конкретній території (у регіоні) природна конкуренція - це позитивне явище, що стимулює вдосконалення видів. Конкуренція між природним і штучним об'єктами, навпаки, пригнічує, стримує розвитки чи зовсім знищує біологічний природний вид. Тому при порівняльній оцінці двох чи більшої кількості штучних об'єктів певного призначення безперечну перевагу має той варіант, що є найменшим конкурентом для природних об'єктів. Очевидно, що найбільшу увагу слід приділити лімітуючим (обмежуючим) факторам.

Енергетичні штучні об'єкти споживають різні природні ресурси (атмосферні, гідросферні, надрові, біотичні тощо). Крім цього в екологічну нішу енергетичного об'єкта входять фактори, що характеризують забруднюючу його дію на природне середовище. Природокористування і забруднююча дія не завжди вписуються в межі ніші об'єкта. Тоді вони враховуються як зовнішні зв'язки екосистеми. Також як зовнішні, слід враховувати фактори соціального, науково- технічного, політичного, юридичного характеру:

вимоги, обмеження, рекомендації, заборони, досягнення і тенденції, історичний досвід і традиції тощо.

2.2. Практичні аспекти За багато віків розвитку енергетика накопичила значний досвід, аналіз якого дозволяє з одного боку отримати практичне підтвердження теоретичним посилкам, а з іншого, інтегруючи його з новими теоретичними розробками, обґрунтувати практичні рекомендації на майбутнє.

На рис. 3 приведені деякі дані по розвитку енергетичних установок від парової машини (1 на рис.